Skal fange små partikler

Noen av universets minste partikler kan røpe de største hemmeligheter. Et nytt instrument på romstasjonen ISS kan fange opp kosmisk stråling og lære oss mer om mørk materie.

Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.

AMS er blitt bygget ferdig på CERN i Sveits, og nå er den transportert til ESAs testsenter i Nederland. (Foto: CERN)
AMS er blitt bygget ferdig på CERN i Sveits, og nå er den transportert til ESAs testsenter i Nederland. (Foto: CERN)

Nå er det alvor

AMS har vært underveis i mange år. Ideen til instrumentet oppsto i 1995, og i 1998 fløy en prototype av AMS med på romfergen Discovery.

På denne turen ble det bekreftet at ideen var god – et slikt instrument kunne fungere i rommet.

Den endelige versjonen, som også kalles AMS-02, er tusen ganger mer følsom enn prototypen, og den skal være i rommet i minst tre år.

Et nytt instrument kalt Alpha Magnetic Spectrometer, forkortet AMS, gjøres klar klart til en reise ut i rommet.

Det skal monteres på romstasjonen ISS (International Space Station), hvor det skal fange en del av de partiklene som farer gjennom rommet, og som aldri når ned til jorden fordi de blir stoppet av atmosfæren.

AMS skal oppdage elektrisk ladede partikler fra den kosmiske strålingen. Partiklenes masse og ladning skal måles med langt større presisjon enn det som hittil har vært mulig.

Fysikerne vil nemlig gjerne vite hvorfor det er mer stoff enn antistoff i universet, og det ville også være bra å finne ut hva den mystiske mørke materien egentlig består av.

Og her kan AMS hjelpe.

Mørk materie kan bli til antistoff

Instrumentet kan måle den kosmiske strålingens innhold av antistoff – særlig positroner, antiprotoner og antihelium.

Disse målingene kan si noe om forholdet mellom stoff og antistoff i universet, og antipartiklene kan også gi ny kunnskap om hva mørk materie er.

Ifølge en del modeller kan nemlig mørk materie bli til antipartikler. Så hvis AMS kan måle slike antipartikler med de helt riktige energiene, kan fysikerne konkludere at den mørke materien består av hittil uoppdagede, eksotiske elementærpartikler som for eksempel nøytralinoer.

AMS er i høy grad et internasjonalt prosjekt. Mer enn 200 forskere fra 56 institutter, fordelt på 16 land, har vært med på å designe eksperimentet og konstruere instrumentet.

Dansk forsker vil finne strangelets

Den danske astrofysikeren Jes Madsen, som er professor på Institutt for Fysikk og Astronomi på Aarhus universitet, har også hatt en finger med i spillet.

Denne tegningen viser hvordan AMS er bygget opp. Den store sylinderen er magneten. (Illustrasjon: Nasa)
Denne tegningen viser hvordan AMS er bygget opp. Den store sylinderen er magneten. (Illustrasjon: Nasa)

– Sammen med en gruppe fra Yale University i USA har jeg foreslått at man endret det opprinnelige prosjektet, slik at man kan lete etter strangelets og eventuelt annet spennende som har et uvanlig forhold mellom masse og ladning. I det opprinnelige designet ville slike signaler blitt utsortert, forteller Madsen.

Strangelets er små kvark-klumper som skiller seg fra vanlige atomkjerner ved å ha en usedvanlig stor masse for en gitt elektrisk ladning.

Til forskjell fra de atomkjernene som utgjør størstedelen av massen i vanlig materie, rommer de hypotetiske strangelets nemlig tunge strange-kvarker.

Mars-reiser kan gjøres sikrere

Så AMS kan altså oppdage partikler som aldri er observert før. Og ikke nok med det – instrumentet kan også gjøre framtidige Mars-reiser sikrere – eller i hvert fall avklare risikoen ved slike reiser, forteller Madsen:

– Detaljerte målinger av kjerneisotopenes fordeling i den kosmiske strålingen vil lære oss mer om grunnstoffenes opprinnelse. Og vi vil også få en større forståelse for strålingsrisikoen ved bemannede romferder.

Superledende magnet bøyer av banene

AMS rommer en elektromagnet som er superledende fordi den er kjølt ned til 1,8 grader over det absolutte nullpunktet, altså til minus 271,35 grader celsius.

Magnetfeltet bøyer av banen til elektrisk ladede partikler, som for eksempel elektroner og positroner. På den måten kan man få en idé om forholdet mellom partiklenes masse og ladning, når de senere fanges i forskjellige detektorer.

Planen er at AMS skal transporteres til ISS om bord på romfergen Endeavour 29. juli. Men det store instrumentet, som veier nesten sju tonn, skal testes grundig før avreisen.

Testet i en romsimulator

AMS er nettopp blitt bygget ferdig, på det europeiske forskningssenteret CERN, og nå er partikkeldetektoren blitt transportert til Noordwijk i Nederland. Her ligger den europeiske romfartsorganisasjonen ESAs testsenter ESTEC.

Hos ESTEC blir instrumentet plassert i en stor romsimulator – et lufttomt rom hvor de ekstreme temperaturforholdene i rommet er gjenskapt. AMS vil også bli utsatt for påkjenninger som tilsvarer en oppskytning.

Hvis AMS overlever den harde testen og oppskytningen i sommer, og hvis astronautene klarer å installere instrumentet på ISS, kan vi se fram til å lære mer om hvordan universet er skrudd sammen.

______________________________

© videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.

 

Referanse og lenker

NASAs nettsted om AMS

MITs website om AMS

AMS på Wikipedia

 

Powered by Labrador CMS